多普勒估计方法及系统技术方案

本发明专利技术揭示了一种多普勒估计方法及系统，所述方法包括：S1、将射频发射信号与射频回波信号进行混频，得到I、Q信号；S2、以预设的采样率fs对I、Q信号进行模数转换；S3、获取I、Q信号中M

【技术实现步骤摘要】
多普勒估计方法及系统


[0001]本专利技术属于目标
，具体涉及一种多普勒估计方法及系统，适用于交通卡口或者机动车行进监控等场景，特别是低成本产品兼顾大测速范围和高测速精度的场合。

技术介绍

[0002]通过测量目标的多普勒频率是获取目标速度的最直接方式。现有技术中通常通过雷达处理单元对模数转换后的回波数据进行FFT变换以获取频率谱，超过检测门限的频谱位置即对应目标多普勒频率，可以根据公式计算出目标径向速度。
[0003]为了测量目标的多普勒，雷达可以发射单点频脉冲或连续波信号，采用脉冲多普勒(Pulse Doppler)体制或CW(Continuous Wave)体制，或者是带有频率调制的脉冲多普勒雷达体制和FMCW体制。无论采用哪种工作体制，目标多普勒的获取都是对回波数据进行频率变换得到，本质是对信号频率的估计。
[0004]目标多普勒频率估计主要考虑两个指标，多普勒范围和多普勒估计精度。多普勒范围由雷达处理单元的采样频率决定，采样频率越高，多普勒范围越大。而估计精度由目标信噪比和信号积累时间决定，在多普勒频率不发生变化的情况下，积累时间越长，信噪比和多普勒分辨率越高。因此，雷达通常的处理方法是保证采样频率满足速度范围的需求，对满足多普勒分辨率的采样长度数据进行FFT处理。当速度范围比较大时，需要的处理点数就比较多，计算量就比较大，甚至有可能超过处理器能够承受的最大FFT点数。
[0005]因此，针对上述技术问题，有必要提供一种多普勒估计方法及系统。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种多普勒估计方法及系统。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术一实施例提供的技术方案如下：
[0008]一种多普勒估计方法，所述方法包括：
[0009]S1、将射频发射信号与射频回波信号进行混频，得到I、Q信号；
[0010]S2、以预设的采样率fs对I、Q信号进行模数转换；
[0011]S3、获取I、Q信号中M
×
N点长度的采样数据t_D_MN，并进行快时间维度的N点FFT处理及慢时间维度的M点FFT处理，得到二维FFT矩阵；
[0012]S4、在二维FFT矩阵中获取符合检测要求的目标及旁侧单元；
[0013]S5、根据目标及旁侧单元的强度获取目标的多普勒频率fd。
[0014]一实施例中，所述步骤S1具体为：
[0015]根据调制波形产生确定频率的射频发射信号，并发射至探测区域；
[0016]接收探测区域返回的射频回波信号；
[0017]将射频发射信号与射频回波信号进行混频，得到I、Q信号。
[0018]一实施例中，所述步骤S1还包括：
[0019]对I、Q信号进行低通滤波；和/或，
[0020]对I、Q信号进行带通放大。
[0021]一实施例中，所述采样率fs和最大多普勒频率fd_max满足：fs>1.2
×
fd_max。
[0022]一实施例中，所述步骤S3具体为：
[0023]获取I、Q信号中M
×
N点长度的采样数据t_D_MN，将采样数据t_D_MN等间隔地分成连续M个N点长度的数据t_D_N_m，m＝1～M；
[0024]对数据t_D_N_m进行N点数据加窗，然后进行快时间维度的N点FFT处理，得到快时间维度频率数据f_D_N_m，其中，快时间对应fs采样间隔；
[0025]顺序取出第n个频率的M点数据进行M点数据加窗，然后进行慢时间维度的M点FFT处理，得到二维FFT矩阵f_D_N_M，其中，慢时间对应fs/N采样间隔。
[0026]一实施例中，所述步骤S3还包括：
[0027]将快时间维度频率数据f_D_N_m转置后进行存储。
[0028]一实施例中，所述步骤S4具体为：
[0029]在二维FFT矩阵中获取符合检测要求的目标及旁侧单元，其中目标索引号为(nt，mt)，旁侧单元索引号为(nt，mt
‑
1)和(nt，mt+1)。
[0030]一实施例中，所述步骤S5具体为：
[0031]获取目标及旁侧单元的强度A(nt，mt
‑
1)、A(nt，mt)及A(nt，mt+1)；
[0032]根据二次曲线拟合求极点方法获取慢时间维度的频率位置为：
[0033]fd_midx_modify＝mt+[A(nt，mt+1)
‑
A(nt，mt
‑
1)]÷2[0034]÷
[A(nt，mt+1)+A(nt，mt
‑
1)
‑2×
A(nt，mt)]；
[0035]获取目标的多普勒频率为：
[0036]fd＝fd_midx_modify
×
fs
÷
M
÷
N+nt
×
fs
÷
N。
[0037]本专利技术另一实施例提供的技术方案如下：
[0038]一种多普勒估计系统，所述系统包括：
[0039]微波收发单元，用于将射频发射信号与射频回波信号进行混频，得到I、Q信号；
[0040]信号处理单元，用于根据I、Q信号获取目标的多普勒频率fd；
[0041]其中，所述信号处理单元包括：
[0042]模数转换单元，用于以预设的采样率fs对I、Q信号进行模数转换；
[0043]FFT处理单元，用于获取I、Q信号中M
×
N点长度的采样数据t_D_MN，并进行快时间维度的N点FFT处理及慢时间维度的M点FFT处理，得到二维FFT矩阵；
[0044]数据暂存单元，用于储存FFT处理单元处理后的数据；
[0045]检测单元，用于在二维FFT矩阵中获取符合检测要求的目标及旁侧单元；
[0046]多普勒频率获取单元，用于根据目标及旁侧单元的强度获取目标的多普勒频率fd。
[0047]一实施例中，所述微波收发单元包括：
[0048]微波收发传感器，包括射频端、调制端及中频端；
[0049]数字处理控制单元，与微波收发传感器的调制端相连，用于产生调制波形；
[0050]收发天线，与微波收发传感器的射频端相连，用于发射射频发射信号并接收射频回波信号；
[0051]滤波单元和/或中频放大单元，与微波收发传感器的中频端相连，用于对I、Q信号
进行低通滤波和/或带通放大。
[0052]本专利技术具有以下有益效果：
[0053]本专利技术的多普勒估计方法及系统将一维FFT计算分解为二维FFT计算，大大降低了时间复杂度，在保证多普勒范围和多普勒估计精度的前提下，降低了计算资源需求，能够低成本地实现目标速度估计。
附图说明
[0054]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多普勒估计方法，其特征在于，所述方法包括：S1、将射频发射信号与射频回波信号进行混频，得到I、Q信号；S2、以预设的采样率fs对I、Q信号进行模数转换；S3、获取I、Q信号中M
×
N点长度的采样数据t_D_MN，并进行快时间维度的N点FFT处理及慢时间维度的M点FFT处理，得到二维FFT矩阵；S4、在二维FFT矩阵中获取符合检测要求的目标及旁侧单元；S5、根据目标及旁侧单元的强度获取目标的多普勒频率fd。2.根据权利要求1所述的多普勒估计方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：根据调制波形产生确定频率的射频发射信号，并发射至探测区域；接收探测区域返回的射频回波信号；将射频发射信号与射频回波信号进行混频，得到I、Q信号。3.根据权利要求2所述的多普勒估计方法，其特征在于，所述步骤S1还包括：对I、Q信号进行低通滤波；和/或，对I、Q信号进行带通放大。4.根据权利要求1所述的多普勒估计方法，其特征在于，所述采样率fs和最大多普勒频率fd_max满足：fs>1.2
×
fd_max。5.根据权利要求1所述的多普勒估计方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：获取I、Q信号中M
×
N点长度的采样数据t_D_MN，将采样数据t_D_MN等间隔地分成连续M个N点长度的数据t_D_N_m，m＝1～M；对数据t_D_N_m进行N点数据加窗，然后进行快时间维度的N点FFT处理，得到快时间维度频率数据f_D_N_m，其中，快时间对应fs采样间隔；顺序取出第n个频率的M点数据进行M点数据加窗，然后进行慢时间维度的M点FFT处理，得到二维FFT矩阵f_D_N_M，其中，慢时间对应fs/N采样间隔。6.根据权利要求5所述的多普勒估计方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：将快时间维度频率数据f_D_N_m转置后进行存储。7.根据权利要求1所述的多普勒估计方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：在二维FFT矩阵中获取符合检测要求的目标及旁侧单元，其中目标索引号为(nt，mt)，旁侧单元索引号为(nt，mt
‑
1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨垒，修剑平，
申请(专利权)人：矽典微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：